纳米羟基磷灰石修复镉锌复合污染紫色土效果初探

选取安宁河谷平原矿区周边受Cd和Zn复合污染紫色土为研究对象,采用老化试验,探索添加羟基磷灰石对土壤中重金属生物有效性以及形态分布的影响,羟基磷灰石添加比例(w/w)设置为0%(CK)、1%(P1)、3%(P3)和5%(P5)。结果表明:①添加羟基磷灰石能够显著提高土壤p H值,P1、P3和P5的p H值分别比CK升高了0. 13、0. 18、0. 21个p H单位;②添加羟基磷灰石能够显著降低土壤有效态Cd和Zn (0. 025 M HCl提取),相较于CK,P1、P3和P5的有效态Cd含量可分别降低36. 0%、78. 8%、90. 2%,有效态Zn含量可分别降低25. 4%、67. 4%、84. 5%;③添加羟基磷灰石能够明显降低土壤中活性较高的可交换态和碳酸盐结合态Cd和Zn的比例(P 0. 05),明显升高了活性较低的铁锰结合态、有机结合态以及残渣态Cd和Zn的比例(P 0. 05),从而促进Cd和Zn向非活性态转化。本研究证明了羟基磷灰石在安宁河谷平原土壤重金属污染修复中有较大的应用潜力。     

中国西南喀斯特森林土壤有机碳空间变化及影响因素

喀斯特地区土壤碳储量及其影响因素的认识是评估我国陆地土壤生态系统碳汇能力不可或缺的内容。本文通过对中国西南北起秦岭北坡南至中越边境一条剖面上土壤有机碳的分析,研究了喀斯特森林0~10cm土壤有机碳空间变化及其控制因素。研究发现西南地区土壤有机碳含量和碳密度平均为32.3 g/kg和33.1t/hm2。无论是在整个西南区还是其省市范围内,二者均低于非喀斯特森林土壤。通径分析表明,影响喀斯特表层土壤碳含量和密度的主要因素有土壤容重、地形海拔和有机质C/N;粘粒含量和年平均气温的影响很小,而降水量仅在地处最北部的陕西省构成了土壤碳密度的影响因素。此现象与世界许多地区特别是高纬度地区形成鲜明对比。本研究结果表明,不同区域/气候带土壤碳库的主要影响因素会存在很大差异,这对认识气候变化背景下土壤碳库的反馈作用具有重要意义。     

纳米羟基磷灰石修复硫铁矿区镉锌复合污染土壤的效果研究

选取典型硫铁矿区周边受Cd和Zn复合污染黄壤为研究对象,采用淋溶试验和老化试验,探索添加羟基磷灰石对土壤中重金属生物有效性以及形态分布的影响,羟基磷灰石添加比例(w/w)设置为0%(CK)、1%(P1)、3%(P3)和5%(P5)。结果表明:(1)添加羟基磷灰石能够显著提高淋滤液的pH值,明显降低土壤中Cd和Zn淋失量,P1、P3和P5与CK的Cd累积淋失量(120μg)相比可分别降低74.2%、85.0%、92.0%,与CK的Zn累积淋失量(16.7 mg)相比可分别降低79.4%、92.1%、97.9%;(2)添加羟基磷灰石能够显著提高土壤pH值,P1、P3和P5的pH值分别比CK升高了0.64、0.85、1.20个pH单位;(3)添加羟基磷灰石能够显著降低土壤有效态Cd和Zn(0.025 M HCl提取),相较于CK,P1、P3和P5的有效态Cd含量可分别降低74.2%、96.8%、98.4%,有效态Zn含量可分别降低68.1%、96.6%、99.5%;(4)添加羟基磷灰石能够显著降低土壤可交换态和碳酸盐结合态Cd和Zn含量,增加土壤中残渣态Cd和Zn含量,从而促进Cd和Zn向非活性态转化。本研究证明了羟基磷灰石在西南典型硫铁矿区土壤重金属污染修复中有较大的应用潜力。     

生物炭在农业增产和污染治理中的应用

生物炭(biochar)作为重要的碳汇、土壤重要的改良剂以及污染物有效地吸附剂受到了国内外研究人员的普遍关注。在阅读近几年国内外关于生物炭在农业增产和污染方面文献的基础上,作者总结了生物炭应用规律并提出一些未来研究的展望。表述如下:生物炭具有多孔性和巨大的表面积,它能够增加土壤的持水量、增加对营养元素的吸附以减少其流失并改善土壤的结构,此外生物炭本身含有丰富的营养元素并能够缓慢释放以供作物吸收,因此生物炭能改善土壤肥力并增加农作物产量。同时,生物炭巨大的吸附功能可以降低重金属和有机污染物在土壤及污水中的活性,起到降低污染物浓度的作用。因此生物炭在农业增产和减少污染方面有巨大的潜力。但是,到目前为止,对于生物炭很多的作用机制还未搞清楚,对不同种类生物炭性状、生物质在高温热解过程中内部化学成分和结构的变化、长期定位实验以及危害方面还应加强研究。对此,研究人员应该结合当地情况,尽多的用当地主要的动植物废料来生产生物炭以达到当地农业增产和治理污染的目的;其次,增加长期定位试验,找到适合当地的生物炭种类及其生产条件;另外还应增加对我国新疆、西藏等土壤贫瘠的偏远地区的研究,使当地的土壤更大程度的被利用以改善当地人民的生活;最后,当地政府及相关部门应该加大对生物炭研究的支持,使生物炭早日被普遍运用,造福百姓。     

羟基磷灰石对成都平原水稻土中重金属的钝化效果研究

本研究选取成都平原典型农田系统受Cd和Zn复合污染土壤为研究对象,采用淋溶试验和老化试验,探索添加羟基磷灰石对土壤中重金属生物有效性以及形态分布的影响,羟基磷灰石添加比例（w/w）设置为0%（CK）、1%（P1）、3%（P3）和5%（P5）。结果表明：①添加羟基磷灰石能够明显降低土壤中Cd和Zn淋失量,P1、P3和P5与CK的Cd累积淋失量（110 μg）相比,降低比例分别为82.7%、92.7%、90.7%,P1、P3和P5与CK的Zn累积淋失量（9.30 mg）相比,降低比例分别为94.8%、97.1%、94.6%;②添加羟基磷灰石能够显著提高土壤pH,P1、P3和P5的pH分别比CK升高了0.30、0.53、0.95个pH单位;③添加羟基磷灰石能够显著降低土壤有效态Cd和Zn（0.025 mol HCl）,相较于CK,P1、P3和P5的有效态Cd含量分别降低了59.0%、94.7%、98.7%,有效态Zn含量分别降低了18.6%、49.6%、87.6%;④添加羟基磷灰石能够显著降低土壤可交换态和碳酸盐结合态Cd和Zn含量,增加土壤中残渣态Cd和Zn含量,从而促进Cd和Zn向非活性态转化。本研究结果表明羟基磷灰石在成都平原区典型农田系统耕地Cd和Zn污染的修复中有较大的应用潜力。     

裂解温度对新疆棉秆生物炭物理化学性质的影响

生物质的裂解温度影响其所生产的生物炭炭的物理和化学性质,进而影响其田间应用效果。棉花秸秆是干旱区特别是新疆地区的主要农业生物质资源,其生物炭利用途径有望克服现有秸秆利用途径的不足,但对棉秆生物炭理化性质及其变化的认识还很缺乏。本文在不同的裂解温度下对新疆棉秆生物炭物理和化学性质进行研究,发现随着裂解温度的升高,生物炭的产率、阳离子交换量、O/C和H/C值降低,p H、电导和持水性能提高,Na+、K+趋势不明显,Cl-和SO2-4等盐碱化离子以及Ca~(2+)、Mg~(2+)营养元素含量随温度的升高降低;C、N、S、C/N和灰分等均提高,NH+4-N在550℃碳化条件下含量最高。因此在田间应用中,应针对土壤特点和解决的问题,调控碳化温度,从而达到趋利避害的目的。     

川北高台原区废弃煤矿枯水期矿井涌水水化学特征及成因分析

对废弃煤矿矿井涌水的水化学特征及成因进行分析,可为保护矿区地下水环境提供理论支撑。基于地质背景,通过对比枯水季节川北高台原区废弃煤矿矿井涌水与背景泉点水化学指标,并采用聚类分析方法对矿井涌水中离子指标进行统计,进而对其特征及成因进行了研究。结果表明:地层中黄铁矿中硫元素氧化是矿井涌水水化学特征变化的开端,受研究区矿井涌水补给范围小,地下水短途径流等条件的控制,最终形成了铁质硫酸型水。低pH值的矿井涌水与围岩发生水岩反应,进一步改变其水化学特征,使其富集砷、镉、铜、锰、铅、硒、锌等微量元素。     

生物炭添加对两种类型土壤DOC淋失影响

生物炭能增加土壤碳库贮量,对全球碳的生物地球化学循环和缓解全球气候变化起到不可忽视的作用。可溶性有机碳(DOC)是土壤碳库中十分重要的组分,研究生物炭对DOC淋失影响对深入了解生物炭对土壤有机碳循环具有重要意义。本文以新疆和河南两种土壤为对象,通过室内土柱淋滤试验研究生物炭添加对不同类型土壤中溶解性有机碳(DOC)淋失影响以及添加不同生物炭对同种土壤淋滤液中DOC淋失影响特征。结果表明,新疆和河南土壤淋滤液DOC浓度和淋失量随着生物炭添加比例增加(1%,5%,10%)而减少。与玉米秸秆和锯末混合物为原料制成生物炭相比,玉米秸秆生物炭能显著降低新疆土壤淋滤液中DOC浓度。     

生物炭在新疆棉田的应用效果研究

农业是新疆经济和社会的基础,维系着全疆广大农牧民的生计,也关系到民族团结、边疆稳定和各族人民生活水平。寻求新技术提高绿洲农业生产力是新时期新疆经济和社会发展的要求。我们将小麦秸秆生物炭应用于喀什绿洲的灌淤土,研究了其对土壤pH和土壤水分的影响以及对棉花生长和产量的促进作用。结果显示,10%生物炭施用量可以倍增田间持水量,并提高土壤pH值0.36。但后一作用会随土壤灌溉和淋滤作用的增加而降低;在混合施用方式下,生物炭显著提高棉花产量,5%的施用量提高皮棉产量26%。这种增产效果产生的原因是生物炭的施用增加了土壤的营养成分和供水能力,从而增强了植株的株高、果枝数和单株铃数等。但条施方式对棉花的增产效果不显著,其施用过程会伤及作物根系和/或纯生物炭的高碱性影响植株的生理作用,从而造成棉株的枯萎、迟滞作物的生长。上述结果表明生物炭技术是提高绿洲农业生产力很有潜力的一条途径,但施用方式是一个很重要的影响因素。本研究结果不仅可以直接指导新疆绿洲的棉花生产,还可以为我国北方广大干旱区农业生产和管理提供借鉴。